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        甘肅康縣某堆積層滑坡暴雨工況下穩(wěn)定性分析

        2016-10-18 07:11:00王奇
        西部資源 2016年4期
        關(guān)鍵詞:數(shù)值模擬

        王奇

        摘要:康縣地質(zhì)環(huán)境脆弱,堆積層滑坡較發(fā)育?;路€(wěn)定性直接影響人民生命財產(chǎn)安全,本文以甘肅省康縣燕子河南岸某堆積層老滑坡為例,采用穩(wěn)定性計算與SLOPE有限元數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,分析暴雨工況下降雨入滲過程中坡體內(nèi)位移及滑坡穩(wěn)定性情況,為滑坡防治工作提供參考,具有一定的理論和實(shí)踐價值。

        關(guān)鍵詞:堆積層滑坡;暴雨入滲;滑坡穩(wěn)定性;數(shù)值模擬

        引言

        該滑坡位于康縣燕子河流域南岸,為一老滑坡,2008年地震、2009、2013年暴雨后,該滑坡曾發(fā)生過三次不同程度的滑動,目前整體處于穩(wěn)定狀態(tài),但持續(xù)降雨或地震等復(fù)雜狀態(tài)下,該滑坡不穩(wěn)定,威脅坡腳百余人生命財產(chǎn)安全。因此研究其暴雨下降雨入滲過程中坡體位移及滑坡穩(wěn)定性顯得尤為重要。

        1. 地質(zhì)環(huán)境

        該滑坡北靠燕子河及康碾公路;滑坡東西兩側(cè)為泥石流溝;整個滑坡由南到北階梯式下降,滑坡陡坎形成2~3級臺階,陡坎高度1m~3m,整體呈“共”字形,滑向355°?;潞缶壐叱?338.0m,前緣高程1277.0m,高差61.0m,總長約105m,寬約120m,平均厚度約8.60m,屬淺層滑坡;滑體體積約10.8×104m3,屬中型滑坡?;w為第四系全新世殘坡積含碎石粉質(zhì)粘土、第四系全新統(tǒng)殘坡積碎石土,滑體平均厚度8.60m?;瑤樗槭僚c全風(fēng)化千枚巖接觸帶,厚度約0.40m~0.60m?;瑤炼喑是嗷疑?,夾有大量角礫、塊石?;矠槟嗯柘抵薪y(tǒng)上巖組(D1 2S)含石英千枚巖、中風(fēng)化千枚巖,飽和單軸抗壓強(qiáng)度較低,為較軟巖~較硬巖?;瑤Ъ盎舱掌妶D1、2。

        康縣位于揚(yáng)子板塊北緣西段,東西秦嶺褶皺帶接壤南側(cè),甘孜—松潘褶皺帶東側(cè)的三大構(gòu)造單元銜接地區(qū),其構(gòu)造發(fā)展受到華北板塊、揚(yáng)子板塊北緣褶皺帶和印度板塊運(yùn)動演化的制約,是中國板塊構(gòu)造重要活動區(qū)之一。工作區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動是在歷次構(gòu)造運(yùn)動的基礎(chǔ)上形成。新構(gòu)造運(yùn)動的基本特征,受老構(gòu)造運(yùn)動的影響和控制,具明顯的繼承性。主要為差異性、間歇性升降運(yùn)動為主,表現(xiàn)為山區(qū)的強(qiáng)烈上升,河流下切形成“V”字型溝谷和河谷平原。由于勘查區(qū)附近未發(fā)現(xiàn)有斷層、褶皺等構(gòu)造運(yùn)動,且距離“文—康”構(gòu)造帶尚遠(yuǎn),因此地質(zhì)構(gòu)造對滑坡的直接影響很小。

        2. 滑坡變形特征

        該滑坡周界清晰,主體平面形態(tài)呈“共”字形;滑面為呈折線形,滑向355°,目前整體處于基本穩(wěn)定狀態(tài),局部已經(jīng)出現(xiàn)變形錯動。后壁與后緣頂部邊界明顯,后緣頂部裂縫寬2cm~3cm,長6m~8m,后緣下錯0.3m~0.6m形成小范圍平臺。裂縫及錯臺見圖3。

        在走訪與調(diào)查中得知,由于2008年地震及2009、2013年暴雨等誘發(fā)因素,滑坡整體雖未發(fā)生大規(guī)模滑動,但滑坡體中部高程1300m~1310m范圍出現(xiàn)一條長約30m,寬1cm~2cm的裂縫,裂縫整體走向258°;因此滑坡局部強(qiáng)變形區(qū)穩(wěn)定系差,在連續(xù)降雨、滲透情況下易發(fā)生局部滑動?;虑熬墫|側(cè)周界附近殘坡積層堆積區(qū),坡度角陡,為前緣強(qiáng)變形區(qū),發(fā)育有小型次級滑坡,為局部變形,推測因地表水滲流不均勻所致。馬刀樹明顯,局部穩(wěn)定性差,前緣東側(cè)剪出口處出露卵礫石層,雨季時有水滴滲出。因此滑坡局部強(qiáng)變形區(qū)穩(wěn)定系差,在暴雨或連續(xù)降雨滲透情況下易發(fā)生局部滑動?;虑熬壩鱾?cè)周界處為一小型沖溝,沖溝走向近330°,至坡體中部消失,因局部滑動,加之地表水流動、沖蝕形成。

        3. 滑坡穩(wěn)定性分析

        3.1 滑坡穩(wěn)定性計算

        因滑帶為基巖與堆積層交界面,因此根據(jù)極限平衡理論,采取折線滑動法計算滑坡穩(wěn)定性,工況選用天然、暴雨兩種工況。根據(jù)土工試驗成果表,結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗,選取以下參數(shù)(表1)計算,計算結(jié)果見表2。

        通過計算結(jié)果可知:滑坡在天然工況下處于穩(wěn)定狀態(tài),暴雨(飽和)工況下處于不穩(wěn)定狀態(tài),由于滑坡所處區(qū)域為強(qiáng)降雨多發(fā)區(qū),結(jié)合滑坡的實(shí)際變形特征、強(qiáng)變形區(qū)變化特征及暴雨工況下的不穩(wěn)定狀態(tài),因此暴雨時加之其他外因誘發(fā)作用下發(fā)生滑坡失穩(wěn)的可能性大。

        3.2 數(shù)值模擬及趨勢預(yù)測

        為探討滑坡在不同條件下不同部位的應(yīng)力——應(yīng)變關(guān)系及降雨入滲導(dǎo)致滑坡失穩(wěn)等變形規(guī)律,利用Geo-slope/seep軟件對滑坡主滑剖面進(jìn)行了模擬,得出了該滑坡在天然狀態(tài)和暴雨條件下兩種工況的可能破壞形式?;w土采用飽和剪強(qiáng)度參數(shù),而地表降雨入滲深度有限,滑床土體均采用未擾動強(qiáng)度參數(shù),天然工況下及地表降雨條件下模型見圖4、5,數(shù)值模擬結(jié)果見圖6、7。

        天然狀態(tài)下,模擬結(jié)果顯示,滑坡變形位移很小,僅僅達(dá)到cm級。最大總應(yīng)力及最大剪應(yīng)變與最大位移部位一致,但是均很小。剪應(yīng)變主要集中在滑坡后緣位置。整體來看,滑坡整體變形趨勢比較小。這與穩(wěn)定性驗算及現(xiàn)場調(diào)查分析結(jié)果是一致的,首先坡體相對較薄,可提供的下滑力不大,而且坡腳處比較平緩,沒有足夠的臨空條件,因此天然工況下坡體再次向下滑動的可能性很小。

        通過有限元模擬暴雨工況下,滑坡中的水分入滲以及應(yīng)力應(yīng)變情況,考慮降雨后,隨著水分入滲的過程,滑坡的位移(10cm級)、應(yīng)力和應(yīng)變特征與天然狀態(tài)有較大變化,剪應(yīng)變范圍明顯增大,并向滑體中部擴(kuò)散,滑坡的穩(wěn)定系數(shù)明顯下降,這種模擬結(jié)果表明,持續(xù)降雨對滑坡體的整體穩(wěn)定性有較大影響,滑坡有局部下滑的可能性較大。

        4. 結(jié)論

        (1)該堆積層滑坡位于山坡坡腳與河流窄階地的接觸地帶,地形地貌以及臨空面的空間位置決定其容易失穩(wěn)變形。

        (2)該滑坡滑帶為強(qiáng)風(fēng)化千枚巖與碎石土交界處,滑帶土巖土體參數(shù)較低,在天然工況下保持穩(wěn)定狀態(tài),發(fā)生整體滑動的可能性小。

        (3)暴雨入滲不僅使得滑體巖土參數(shù)降低,更使得滑帶土參數(shù)大幅度降低。

        (4)隨著暴雨的入滲,滑坡位移、應(yīng)力和應(yīng)變特征與天然工況下有明顯的變化,剪應(yīng)變范圍明顯增大并向滑體中部擴(kuò)大,導(dǎo)致滑坡穩(wěn)定性明顯下降,滑坡整體不穩(wěn)定,局部失穩(wěn)的可能性大。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 張文棟等.燕子河流域地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查2015年工程地質(zhì)勘查評價.[J].2015.12.

        [2] 王金龍等.黑山鐵礦邊坡穩(wěn)定性研究與治理實(shí)踐.金屬礦山[M].2012.05.

        [3] 姜新等.坡腳開挖影響邊坡穩(wěn)定性數(shù)值模擬.凍土與地基基礎(chǔ).[M].2011.01.

        [4] 王念秦,張倬元.黃土滑坡災(zāi)害研究[J].蘭州大學(xué)出版社.2004.0.

        [5] 孫再南等.大冶鐵礦東露天采場的擴(kuò)幫工程.武鋼礦業(yè)文集[J]. 2010.08.

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